شیر برقی وسیله‌ای الکترومکانیکی در یک مدار هیدرولیک است که از جریان الکتریکی برای تولید یک میدان مغناطیسی استفاده می‌کند و در نتیجه سیم‌پیچی را به کار می‌اندازد که شروع جریان سیال در یک شیر را کنترل می‌کند.
شیر برقی را نباید با شیر کنترلی الکتریکی اشتباه گرفت. شیر کنترلی الکتریکی از یک سیستم الکتریکی تغذیه می‌شود که می‌تواند از بدنه ی شیر جدا باشد. در صورتی که شیر برقی در یک مجموعه است و بدنه‌ی شیر را نمی‌توان از منبع تغذیه جدا کرد. در حالت کلی، شیر برقی از شیر جمع و جورتر است.
چگونه شیر برقی انتخاب کنیم؟
هنگام انتخاب یک شیر برقی، باید بدانید قرار است در تماس با چه سیالی به کار گرفته شود. به عنوان یک قانون کلی، شیرهای برقی برای سیالات عاری از ذرات جامد، مانند آب، روغن، محصولات نفتی، بخار، هوای فشرده، و یا سیالات انتقال‌دهنده‌ی حرارت طراحی شده‌اند. این اطلاعات مهم، به شما کمک می‌کند جنس شیر برقی را مشخص کنید. اکثر شیرهای برقی از جنس برنج (مناسب برای آب، سوخت، هوا، و یا گازهای خنثی)، یا از جنس استیل ضد زنگ (مناسب برای مایعات یا گازهای خورنده، محصولات غذایی مایع)، و یا از جنس پلاستیک (مناسب برای استفاده در فرآیندهای غذایی و شیمیایی) هستند.
پیشنهاد می‌کنیم به منظور اجتناب از ریسک هرگونه اختلال در عملکرد به دلیل وجود ذرات جامد، که ناخالصی هم نامیده می‌شوند، روی جریان ورودی سیال به شیر برقی، از یک فیلتر استفاده کنید.
شیر برقی می‌تواند دو مسیره باشد و یا پورت‌های متعدد داشته باشد. این تجهیز را معمولا با دو عدد تعریف می‌کنند. یک عدد تعداد پورت‌ها، و عدد دیگر تعداد پوزیشن‌ها را نشان می‌دهد. برای مثال، شیر برقی ۳/۲ دارای سه پورت و دو پوزیشن است.
اکثر شیرهای برقی به صورت روشن یا خاموش (باز یا بسته) عمل می‌کنند، ولی برخی از آن ها به گونه‌ای طراحی شده‌اند که متناسب با جریان یا ولتاژ منبع تغذیه عمل کنند.
بسته به کاربرد شما و به منظور بهینه‌سازی زمان تغذیه‌ی شیر برقی، باید شیر برقی خود را از بین دو نوع در حالت عادی بسته (Normally closed, NO) و در حالت عادی باز (Normally open, NO) انتخاب کنید.
- یک شیر برقی در حالت عادی بسته، با وارد شدن جریان الکتریسیته به آن، باز می‌شود.
- یک شیر برقی در حالت عادی باز، با وارد شدن جریان الکتریسیته به آن، بسته می‌شود.
در صورت لزوم می‌توانید از شیر برقی با دو حالت پایا (bistable) استفاده کنید که تیغه‌ی آن حتی در صورت بروز مشکل در برق ورودی، در جایگاه خود باقی می‌ماند. مزیت اصلی این نوع شیر، مصرف بسیار پایین انرژی توسط آن است.
شیر برقی عموما نسبت به رطوبت حساس است. برای انتخاب یک شیر برقی با کلاس محافظتی IP مناسب برای محیط عملیاتی فرآیند خود، باید شرایط محیطی را بررسی کنید. همچنین می‌توانید سطح حفاظت پایین‌تری را انتخاب کنید ولی سوپاپ را دورتر و در محیط خشک‌تر نصب کنید.
شیرهای برقی همچنین با قطر نامی (DN) تعریف می‌شوند، چرا که به صورت مستقیم درون یک مدار نصب می‌شوند. قطر اتصالات و قطر لوله توسط استانداردهای مخصوص هر کشور یا ناحیه‌ی جغرافیایی و با توجه به سیال فرآیندی که شیر برقی در آن مورد استفاده قرار می‌گیرد، مشخص می‌شود.
همانند تجهیزات کنترلی دیگر که در مناطق دارای خطر انفجار نصب می‌شوند (ATEX)، و به خصوص برای صنعت انرژی، شیر برقی هم می‌تواند استانداردهای دیگری نیز داشته باشند.
بیشتر بخوانید: سنسور فشار چیست؟ چگونه سنسور فشار مناسب انتخاب کنیم؟
بیشتر بخوانید: انتخاب روتاری یونیون مناسب
آیا باید با عملکرد مستقیم انتخاب کنید یا عملکرد غیر مستقیم (پایلوت)؟
نوع با عملکرد غیرمستقیم یا پایلوت (pilot-directed) از اختلاف فشار بین جریان بالادستی و پایین‌دستی استفاده می‌کند تا باز یا بسته شود. در نتیجه از آن می‌توان تنها در یک جهت استفاده کرد. در این نوع شیر برقی، از سیم‌پیچ برای ارسال سیگنال باز یا بسته شدن استفاده می‌شود و نیاز به جریان الکتریکی ورودی بالایی وجود ندارد. از طرف دیگر، از این نوع شیر برقی برای فرآیندهای دارای شدت جریان بالا استفاده می‌شود تا اختلاف فشار میان جریان ورودی و خروجی به قدری باشد که بتواند باعث عملکرد شیر شود.
شیر برقی با عملکرد مستقیم (direct-operated) برای عمل کردن به اختلاف فشار نیاز ندارد، چرا که سیم‌پیچ به طور مستقیم روی دیافراگم یا شیر اثر می‌گذارد. ولی ممکن است به انرژی الکتریکی بالایی نیاز داشته باشد. از این مدل شیر برقی برای شدت جریان‌های پایین با فشاری که می‌تواند بین صفر تا بالاترین فشار مدار متغیر باشد، استفاده می‌شود.
چه زمانی باید از یک شیر برقی استفاده کنید؟
شیر برقی زمانی لازم می‌شود که قصد داشته باشید جریان مایع یا گاز را ، چه به صورت اتوماتیک و چه به صورت روشن/خاموش، کنترل کنید. به بیان دیگر، می‌توان از شیر برقی برای مثل برای باز یا بسته کردن مدار، دوز کردن محصولات، ترکیب کردن گازها یا مایعات، و غیره استفاده کرد.
کاربردهای این تجهیز متنوع هستند، از کنترل شیرهای فرآیند استاندارد گرفته تا کنترل شیرهای خاصی مانند سیستم‌های محفاظت در برابر فشار مازاد و شیرهای قطع اضطراری، همچنین کنترل سیالات در کاربردهایی مثل شیرهای سیستم اطفاء حریق. یکی از مزایای شیرهای برقی در مقایسه با شیرهای قدیمی این است که این شیرها امکان دستیابی به سرعت پاسخگویی بالا را فراهم می‌آورند. به همین دلیل این شیرها را می‌توان در فرآیندهای زیر یافت:
- در کمپرسورها: در مرحله‌ی روشن کردن کمپرسور از شیر برقی برای تخلیه‌ی کمپرسور به منظور کاهش گشتاور وارد بر موتور استفاده می‌شود.
- در کشاورزی: در سیستم‌های آبیاری، زمان پاسخگویی کوتاه شیرهای برقی سبب ذخیره‌ی حجم زیادی آب می‌شود.
- در برخی موارد خاص: مثلا در پرس‌های صنعتی که بروز اشکال در عملکرد شیر برقی می‌تواند سبب ایجاد ریسک برای اپراتور شود، می‌توان از شیرهای دو بدنه استفاده کرد. این شیرها معمولا شیر برقی ۳/۲ مسیره هستند که به یک سیستم شیر دوبل تجهیز شده‌اند و بدین ترتیب در صورت بروز اشکال در یکی از شیرها، دیگری سبب جبران می‌شود.
چگونه ابعاد را محاسبه کنیم؟
برای تعیین سایز بهینه، باید شدت جریان را بدانید تا قادر باشید فاکتور جریان (kv) را مشخص کنید. فاکتور جریان، مقداری تئوری است که حجم آبی که در دمای اتاق و با افت فشار یک بار برای یک دقیقه از شیر برقی عبور می‌کند، را مشخص می‌کند. این مقدار را می‌توان بر حسب لیتر بر دقیقه و یا متر مکعب بر ساعت بیان کرد.
همچنین باید فشار ورودی را بدانید و فشار خروجی را تعیین کنید. این امر باعث می‌شود بتوانید افت فشار را تعریف کنید. برای شیر برقی با عملکرد غیر مستقیم (Pilot-operated)، افت فشار باید حداقل با کمترین اختلاف فشار ممکن سیستم برای کارکرد مناسب برابر باشد.
ضمنا باید قطر لوله‌های ورودی و خروجی (که برحسب اینچ یا میلی‌متر بیان می‌شوند)، و نوع اتصال (رزوه‌ای یا فلنجی) را بدانید.
انتخاب تعداد پورت‌ها (۲، ۳، ۴ یا ۵) به کاربرد موردنظر شما بستگی دارد:
- از نوع دو مسیره معمولا برای تامین مستقیم یک مدار، مثلا برای پر کردن مخزن، استفاده می‌شود.
- از نوع سه مسیره معمولا برای تنظیم یک مدار استفاده می‌شود. شیر برقی‌های سه مسیره عموما دارای دو لوله‌ی ورودی و یک لوله‌ی خروجی هستند تا بدین صورت بتوان دو سیال را با شدت جریان ثابت با هم ترکیب کرد. از این نوع همچنین می‌توان با یک ورودی و دو خروجی استفاده کرد. بدین صورت می‌توان یک خروجی را با هدایت جریان آن به سمت خروجی دیگر، تنظیم کرد.
- نوع چهارمسیره مجهز به دو ورودی و دو خروجی هستند و از آن‌ها می‌توان برای مثال برای سیکل‌های معکوس در یک پمپ حرارتی استفاده کرد.
در آخر باید به ولتاژ منبع تغذیه‌ی دقت کنید.
در نظر داشته باشید که ممکن است برخی شیرهای کنترلی پنوماتیک، یا شیرهای کنترلی هیدرولیک، شباهت زیادی به شیرهای برقی داشته باشند، اما اصول عملکرد آن‌ها با هم فرق دارد. این نوع شیرها عمدتا در مدارهای پنوماتیک یا هیدرولیک برای کنترل محرک‌ها به کار گرفته می‌شوند.
مشخصه‌های اصلی:
- شدت جریان
- فشار
- قطر
- نوع کنترل
- تعداد پورت‌ها
شیر برقی چه قیمتی دارد؟
قیمت آن بین ۲۰ یورو تا ۳۰۰ یورو است. قیمت بیشتر به قطر آن بستگی دارد.
بیشتر بخوانید: انتخاب دریل مناسب
بیشتر بخوانید: انتخاب واحد توان هیدرولیک مناسب
